ITA 2013 — questão 17 de Física
Enunciado em texto
Diferentemente da dinâmica newtoniana, que não distingue passado e futuro, a direção temporal tem papel marcante no nosso dia-a-dia. Assim, por exemplo, ao aquecer uma parte de um corpo macroscópico e o isolarmos termicamente, a temperatura deste se torna gradualmente uniforme, jamais se observando o contrário, o que indica a direcionalidade do tempo. Diz-se então que os processos macroscópicos são irreversíveis, evoluem do passado para o futuro e exibem o que o famoso cosmólogo Sir Arthur Eddington denominou de seta do tempo. A lei física que melhor traduz o tema do texto é
A) a segunda lei de Newton.
B) a lei de conservação da energia.
C) a segunda lei da termodinâmica.
D) a lei zero do termodinâmica.
E) a lei de conservação da quantidade de movimento.
(Enunciado: Vestibular ITA 2013, prova de Física — ITA.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem ao Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA).
Resolução comentada
O que a questão pede: qual lei física expressa a irreversibilidade dos processos macroscópicos, a “seta do tempo”.
Passo 1 — o exemplo do texto. Um corpo isolado com uma parte quente e outra fria: o calor flui do quente para o frio até a temperatura ficar uniforme. O contrário, o corpo uniforme se separar sozinho numa parte quente e outra fria, nunca acontece, embora não violasse a conservação da energia.
Passo 2 — a lei que proíbe o contrário. Quem diz que o calor flui espontaneamente só do quente para o frio, e que num sistema isolado a entropia nunca diminui, é a segunda lei da termodinâmica. Ela distingue o passado (menos entropia) do futuro (mais entropia): é a seta do tempo de Eddington.
Por que não as outras:
• A e E: as leis de Newton e a conservação da quantidade de movimento valem igualmente com o filme rodando para trás. O próprio texto diz que a dinâmica newtoniana “não distingue passado e futuro”.
• B: a conservação da energia (primeira lei) vale nos dois sentidos: o corpo voltar a ter uma parte quente e outra fria conservaria a energia do mesmo jeito.
• D: a lei zero define o equilíbrio térmico (se A está em equilíbrio com C e B também, A e B estão em equilíbrio entre si), mas não diz em que sentido os processos andam.
⚠️ A armadilha: a lei zero, porque o exemplo termina com “temperatura uniforme”, que lembra equilíbrio térmico. Mas o tema do texto não é o equilíbrio em si, e sim o fato de o processo só andar num sentido.
A ideia em uma frase: a segunda lei da termodinâmica — a entropia de um sistema isolado só cresce — é a lei que dá direção ao tempo.
Resposta: alternativa C (a segunda lei da termodinâmica).
Vídeo em breve
A resolução em vídeo desta questão ainda não foi gravada. A explicação escrita acima está completa, passo a passo. Novos vídeos saem no canal do Professor Filatte.
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